Free Press

av James Walker, Jr. från scR motorsports

Här och var på den här webbplatsen har vi diskuterat (i smärtsam detalj, skulle vissa vilja tillägga) betydelsen av förskjutning från fram till bak, eller bromsbalans, och hur optimering av den kan leda till bättre bromsprestanda. En kritisk faktor för att fastställa bias – den mekaniska bromstrycksproportioneringsventilen – har dock utelämnats från diskussionen. När allt kommer omkring kan man bara ta så mycket av detta prat om bromsbias i ett svep.

Detta sagt är vi tillbaka för att dela med oss av de invecklade detaljerna kring just hur bromstrycket fördelas till fordonets fram- och baksida. Ännu viktigare är att vi hoppas att du tar med dig förståelsen för att byta ut, modifiera eller bara fippla med din proportioneringsventil kan göra mer skada än nytta. Även om det inte är helt svart magi finns det gott om möjligheter att kasta systemet i oordning utan att ens veta om det.

Följaktligen erbjuder vi denna snabba titt på dessa anordningar och deras mekaniska syskon. En liten mängd kunskap kan ge överraskande fördelar, inte minst för att undvika obehagliga överraskningar.

Kontroll av bakre bromstryck

I allmänhet finns det tre sätt att hantera trycket i de bakre bromsarna: lämna det ifred, göra det proportionellt mot trycket i de främre bromsarna eller styra det på ett sätt som kombinerar dessa två strategier.

Strategi 1: Lämna det ifred

Om ingen anordning används för att ändra det bakre bromstrycket skulle det främre bromstrycket och det bakre bromstrycket alltid vara lika, vilket visas i figur A. Naturligtvis är detta det enklaste sättet att hantera problemet, men för att förhindra bakre snedvridning under alla förhållanden skulle själva bakre bromsen behöva vara absolut liten.

Som du kan föreställa dig är detta inte en realistisk lösning och förekommer inte i den verkliga världen.

Strategi 2: Sann proportionering

Sannolik proportionering, som visas i figur B, skulle resultera i att bakre bromstryck är linjärt proportionellt mot främre bromstryck under alla förhållanden. Hur ironiskt det än kan tyckas ger ”proportioneringsventiler” inte denna typ av reglering, eftersom de inte är de rent proportionella anordningar som deras namn antyder.

Den här typen av tryckreglering är förvisso möjlig att åstadkomma, men den kräver vanligtvis tandem huvudcylindrar och ett justerbart reaktionslänkage, samma uppställning som finns på nästan alla specialbyggda tävlingsbilar i dag.

På fordon som är utrustade på detta sätt uppnås proportioneringskvoten genom en kombination av val av huvudcylinderns kolvdiameter och justering av en mekanisk reaktionskoppling som förbinder de två huvudcylindrarna. Länkens geometri, även kallad biasbar, bestämmer den kraftfördelning fram till bak som kommer från bromspedalaggregatet. Den stora fördelen med denna uppställning är att en bias bar kan utformas på ett sådant sätt att föraren kan justera proportioneringsförhållandet mellan fram och bak i fart.

I exemplet nedan resulterar en justering av bias baren på 0,010 tum i en ökning av den främre huvudcylinderns kraft från 125 lb till 133 lb. Samtidigt sjunker den bakre huvudcylinderns ingångskraft från 125 lb till 117 lb.

Förarens kontroll i realtid över bias gör justeringar för ändrade banförhållanden eller bränslebelastning praktiskt taget utan ansträngning. Komplexiteten i den här konstruktionen gör den mycket opraktisk för användning på gatan, men på banan kan den helt enkelt inte överträffas när det gäller enkel justering.

Kombinationsstrategier – den felaktigt namngivna proportioneringsventilen

Konventionella proportioneringsventiler bör egentligen benämnas ”bromskraftsregulatorer” eller ”bromstryckregleringsventiler”. Även om deras namn kan antyda äkta proportionell reglering ger de i själva verket en kombination av den reglering som finns i figurerna A och B.

Upp till ett visst tryck ger dessa ventiler lika tryck till både de främre och bakre bromsarna (à la figur A). När en förinställd tryckpunkt har uppnåtts (600 psi i exemplet) fortsätter trycket i de bakre bromsarna att öka, men i en långsammare takt (eller lutning) än trycket i de främre bromsarna. Figur C visar detta ganska tydligt.

Om man tittar på diagrammen kan man se att det är möjligt att konstruera både ett system av typ B och ett system av typ C som i slutändan ger samma bromsbalans vid punkten för maximal inbromsning. (Observera att figurerna B och C båda genererar 950 psi tryck i den bakre bromsledningen när trycket i den främre bromsledningen är 2 000 psi.)

Hursomhelst kan man också se att system av typ C – de som använder proportioneringsventiler – kan föra oss närmare den optimala balansen vid lägre decelerationsnivåer. Denna fördel är relativt meningslös i en tävlingstillämpning, eftersom fordonet alltid arbetar vid maximala retardationer, men den är till stor fördel på gatan.

Med andra ord gör proportioneringsventilen det möjligt för oss att köra runt på stan under optimala förhållanden för bromsbalans (bra för livslängden på de främre bromsbeläggen), men den håller också allting i schack när vi behöver maximala inbromsningar (bra för stabiliteten).

På grund av sin kompakta storlek och relativt låga kostnad finns dessa anordningar på nästan alla fordon som kräver en minskning av bromstrycket på bakre bromsar för att uppnå optimal bromsbalans. Typiska personbilar och produktionsbaserade tävlingsbilar faller väl in i denna kategori.

Höjdkännande proportioneringsventiler

Vissa fordons proportioneringsventiler går ett steg längre, eftersom knäpunkten på grafen kan variera med mängden vikt på bakaxeln. När vikten på bakaxeln ökar komprimeras en koppling mellan axeln och karossen. Denna koppling verkar på en kam inuti proportioneringsventilen som ökar förspänningen på proportioneringsventilens fjäder. Slutresultatet är att mer bakre bromsning (bias) tillåts när vikten ökar på bakaxeln, vilket hjälper till att dra nytta av den ökade dragkraft som nu finns tillgänglig för bakdäcken. Figur D illustrerar detta förhållande ganska tydligt.

Så, kan man justera proportioneringsventilen?

Tro det eller ej, i nästan alla fall är OEM-ventilerna väl anpassade till originalbromssystemet och bör inte manipuleras, eftersom det inte finns några delar inuti som kan ändras av ambitiösa ägare. Tyvärr är vissa externt justerbara, så frestelsen att pyssla finns där framför oss!

En punkt att fundera över är att eftersom de är en mekanisk anordning måste proportioneringsventilerna utformas som en bästa kompromiss för användning under alla förhållanden. Scenarier med hög hastighet, låg hastighet, fullt lastat och tomt fordon måste alla utvärderas och tas med i konstruktionen av doseringsventilen.

Också om du har modifierat ditt fordon på ett sätt som påverkar förskjutningen mellan fram och bak kan det hända att du står i ett helt annat läge! Som en uppfräschning från vår artikel om bias kommer vi återigen att ta fram listorna över modifieringar som kan påverka bias från fram till bak.

Faktorer som ökar bias framifrån:

• Förstärkt främre rotordiameter
• Förstärkt friktionskoefficient för främre bromsbelägg
• Förstärkt diameter (s) för främre bromskålens kolvdiameter(er)
• Förminskad diameter för bakre rotorn
• Förminskad friktionskoefficient för bakre bromsbelägg
• Förminskad diameter (s) för bakre bromskålens kolvdiameter(er)
• Lägre tyngdpunkt (i.
• Mer vikt på bakaxeln (dvs. lägre fordon)
• Mer vikt på bakaxeln (dvs. lastad)
• Mindre vikt på framaxeln
• Mindre klibbiga däck (lägre retardationsgräns)

Faktorer som ökar den bakre bias:

• Förstärkt bakre rotordiameter
• Förstärkt friktionskoefficient för bakre bromsbelägg
• Förstärkt diameter för bakre bromskålens kolv(er)
• Förminskad främre rotordiameter
• Förminskad friktionskoefficient för främre bromsbelägg
• Förminskad diameter för främre bromskålens kolv(er)
• Högre tyngdpunkt (i.dvs. upphöjt fordon)
• Mindre vikt på bakaxeln (dvs. obelastad)
• Mer vikt på framaxeln
• Mer klibbiga däck (högre retardationsgräns)

Modifieringar av proportioneringsventilen

Vi skulle kunna börja det här avsnittet med att klart och tydligt säga att du inte ska modifiera din proportioneringsventil. Men vad skulle det vara roligt? Allvarligt talat, att göra ändringar i proportioneringsventilen för att påverka bromsbias bör överlåtas till dem som har de rätta verktygen och mätutrustningen, men om du har modifierat ditt fordon till oigenkännlighet kan detta vara din enda lösning för att återställa känslan av rätt bias i ditt bromssystem.

Vi börjar här med tre av de mest grundläggande reglerna när det gäller installation och val av proportioneringsventil.

1. Om du har ett djupt rotat behov av att installera din egen justerbara proportioneringsventil ska du vara medveten om att de ALDRIG ska installeras om fabriksenheten fortfarande är på plats. Proportioneringsventiler i serie med varandra kan göra otäcka, oförutsägbara saker!

2. Om du har ett djupt rotat behov av att installera din egen justerbara proportioneringsventil, var uppmärksam på att de ALDRIG ska installeras i linje med frambromsarna. Effekten skulle bli att ditt fordon blir bakåtböjt innan du kan säga ”terminal överstyrning”. Det främre bromsledningstrycket bör alltid lämnas obeaktat – endast de bakre trycken bör beaktas vid proportionering.

3. I alla fall måste den grundläggande balansen i bromssystemet vara nära nog optimerad till att börja med. Det är bara på detta sätt som en proportioneringsventil kan utnyttjas effektivt. Du bör aldrig anta att det räcker med att bara lägga till en proportioneringsventil för att lösa alla förhållanden med bakre bias, eftersom även de bästa proportioneringsventilerna måste vara väl anpassade till målfordonet.

Väljning av proportioneringsventil

Väljning av rätt justerbar proportioneringsventil för ditt fordon innebär inte bara att välja rätt punkt där lutningsbegränsningen börjar (knäpunkten), utan också att välja rätt hastighet med vilken trycket i bakre bromsledningen byggs upp efter den punkten (lutningen). Nästan alla justerbara proportioneringsventiler på marknaden idag har en justerbar knäpunkt (den punkt där trycket i den bakre bromsledningen börjar regleras), men en fast lutning (den hastighet med vilken det byggs upp efter knäpunkten). Även om den ena parametern är justerbar är båda avgörande för systemets prestanda. Observera att i figur E har de två kurvorna samma knäpunkt, men lutningarna varierar kraftigt.

Hur väljer man då rätt knäpunkt och lutning? Utan test- och mätresurser från en stor biltillverkare är det näst intill omöjligt att säga. Naturligtvis kan du prova dig fram till en lösning som du tror är lämplig, men utan provning under alla belastnings-, hastighets- och vägförhållanden kan det finnas ett driftstillstånd som bara väntar på att bita dig.

Kort sagt, om du kommer på dig själv med att tänka: ”Jag undrar hur jag skulle välja rätt proportioneringsventil till min bil?” så ska du förmodligen inte ändra den själv.

Elektronisk proportioneringsventil: Som ett litet sidospår till den mekaniska doseringsventilen som diskuteras här finns det en rörelse som går ut på att ersätta doseringsventilens funktion med den hårdvara som utför ABS-funktionen. Även om detta ännu inte är normen har de flesta bilar med hög prestanda redan denna funktion som standardutrustning och man kan med rimlig säkerhet förutsäga att trenden kommer att fortsätta.

Baserat på information som samlas in från de fyra ABS-hjulhastighetssensorerna beräknar algoritmerna för Dynamic Rear Proportioning (DRP) eller Electronic Brake Force Distribution (EBD) förhållandet mellan de fyra däckens glidförhållande fram-till-bakåt. Med förinställda tröskelvärden och parametrar kan ABS-hårdvaran sedan ingripa och ändra bromstrycket till bakhjulen automatiskt.

Då DRP och EBD är baserade på det faktiska hjulglidet och inte på trycket i bromsledningen är denna typ av bakre proportionering mer flexibel och anpassningsbar till de ändringar som en person kan göra på sitt fordon. Den är också billigare, eftersom OEM nu kan ta bort den mekaniska proportioneringsventilen från fordonet och ersätta dess funktion med annan hårdvara som redan finns ombord.

Naturligtvis vill OEM inte att ägarna ska mixtra med sin proportionering från fram till bak, och därför finns det inget sätt för entusiasten att omprogrammera DRP eller EBD för att passa deras önskemål. Naturligtvis, om fordonets ursprungliga förskjutning från fram till bak är i skick från början finns det ingen anledning att programmera om ändå.

Planera klokt

Sammanfattningsvis är det mer med proportioneringsventilen än vad man kan tro. Du bör göra allt du kan för att noggrant planera och välja dina bromsändringar så att du kan behålla och skörda fördelarna med den vanliga proportioneringsventilen. Med andra ord, var uppmärksam på (och avlägsna dig inte för långt från) fabrikens bias i första hand och du kommer att ligga steget före.

Om du av andra skäl är tvungen att skrota lagret och ersätta det med en eftermarknadsenhet, var uppmärksam på att val och justering inte är något för den oinvigde. Även om det finns mer än ett sätt att uppnå optimal balans vid maximal inbromsning, kan du utan rätt mängd kunskap göra kompromisser under partiella bromsförhållanden som inte fanns med fabrikshårdvaran.

Och kom ihåg att det kanske inte räcker med att bara lägga till eller byta ut en proportioneringsventil för att avhjälpa de mest fördomsfulla scenarierna. Korrekt planering och konstruktion i förväg bör säkerställa att fordonets basbias är lämplig från början, vilket gör att proportioneringsventilen kan användas korrekt som en finjusteringsanordning.